微生物发酵植物蛋白获取短链脂肪酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微生物发酵技术领域，具体涉及微生物发酵植物蛋白获取短链脂肪酸 的方法。
【背景技术】
[0002] SCFA(short-chain fatty acids,短链脂肪酸），也称 VFA(volatile fatty acids，挥发性脂肪酸），根据碳链中碳原子的多少把碳原子数为1-6的有机脂肪酸称为短 链脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸。短链脂肪酸被后肠迅速吸收 后，既储存了能量又降低了渗透压，并且短链脂肪酸对于维持大肠的正常功能和结肠上皮 细胞的形态和功能具有重要作用，同时，短链脂肪酸还可促进钠的吸收，丁酸在这方面的作 用比乙酸和丙酸更强并且丁酸可增加乳酸杆菌的产量而减少大肠杆菌的数量。
[0003]目前获取短链脂肪酸是通过用厌氧微生物发酵污泥得到的，然而，这种方式存在 以下缺点：
[0004] (1)得到的短链脂肪酸杂质多，不利于贮藏和规模应用；
[0005] (2)厌氧微生物受污泥中的重金属、化学有机物、环境因素（如温度、PH、氧化还原 电位等）、运行参数（如水力停留时间、固体停留时间等）的影响，此外，污泥的种类、污泥粒 径、生产短链脂肪酸采用的工艺类型及反应器构造等也在一定程度上影响污泥酸化产物短 链脂肪酸的形成；
[0006] (3)在污泥厌氧发酵的三阶段中，污泥中颗粒有机物质水解为溶解性物质的速率 较慢，而此步骤为整个厌氧发酵过程的速率控制步骤，目前提高污泥水解速率的方法有热 处理、化学法、机械法、氧化法、生物法等，但是这些方法操作复杂、工程浩大且成本较高。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是解决目前通过用厌氧微生物发酵污泥获取短链脂 肪酸的方法效率较低、成本较高、容易受到外界因素的影响且获取的短链脂肪酸纯度较低 的问题。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种微生物发酵植物蛋 白获取短链脂肪酸的方法，包括以下步骤：
[0009] 将谷物豆类植物蛋白经粉碎制浆机粉碎并高温蒸煮消毒后，再将其降温至 35-45。。；
[0010] 利用植物源培养液将动物源微生物发酵驯化为植物源微生物；
[0011] 在无菌室内，1〇〇份的纯净水中加入30-40份植物蛋白液，再加入1份植物源微生 物，搅拌均匀，恒温35-45°C密封发酵8-24小时制得母菌液；
[0012] 在大规模生产间内，10000份的纯净水中加入3000-4000份植物蛋白液，再加入 100份的母菌液，搅拌均匀，恒温35-45°C密封发酵24-72小时；
[0013] 通过水解和酸化排出代谢产物短链脂肪酸，通过滤网过滤出短链脂肪酸后，将其 密封冷藏或者冷冻在容器中；
[0014] 其中，利用植物源培养液将动物源微生物发酵驯化为植物源微生物的具体步骤如 下：
[0015] 在100份的纯净水中加入30-40份的植物源培养基，再加入3-10份的厌氧微生 物，搅拌均匀，恒温35°C密封发酵24- 48小时；
[0016] 再加入30-40份的植物源培养基和3-10份的好氧微生物，搅拌均匀，恒温30°C发 酵12-24小时，每15-30分钟充氧曝气一次；然后，恒温25°C发酵8-12小时，每30-60分钟 充氧曝气一次；最后自然发酵12-24小时，每120-240分钟充氧曝气一次。
[0017] 在上述技术方案中，所述植物源培养基由以下重量份数的组分组成：
[0018] 植物源蛋白质84. 9- 97. 6% ;
[0019] 植物源多糖类物质0? 8-14. 5% ;
[0020] 植物提取物茶多酚0? 1-0. 4% ;
[0021] 氯化钠粉末0? 5-3 % ;
[0022] 所述植物源多糖类物质包括红糖、葡萄糖、果糖、多种单糖和多糖、纤维素、半纤维 素、果胶质、木质素和淀粉中的任一种或几种的混合物，且混合比例任意。
[0023] 在上述技术方案中，所述动物源微生物包括：微生物菌、蛋白质分解菌、丁酸梭菌、 碳水化合物分解菌、酵母菌、脂肪分解菌、粪链球菌、乳酸菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、纤维 素分解菌、EM菌、产氢产乙酸菌和同型产乙酸菌。
[0024] 本发明，操作简单易用，利用植物源微生物对经粉碎制浆机粉碎并高温蒸煮消毒 后的谷物豆类植物蛋白进行厌氧发酵，先在无菌室内将少量的厌氧微生物激活，制得母菌 液，然后在大规模生产间内利用母菌液进行大规模的生产，成本更低，可恒定温度、PH、氧化 还原电位和发酵时间，避免外界因素的影响，低碳安全环保，无排放，零污染，可高效率获取 高品质、高纯度、低成本的短链脂肪酸，并大规模的应用于污水处理、生态养殖和生物制药。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明做出详细的说明。
[0026] 本发明实施例提供了一种微生物发酵植物蛋白获取短链脂肪酸的方法，包括以下 步骤：
[0027] 将谷物豆类植物蛋白经粉碎制浆机粉碎并高温蒸煮消毒后，再将其降温至 35-45。。；
[0028] 利用植物源培养液将动物源微生物发酵驯化为植物源微生物；
[0029] 在无菌室内，100份的纯净水中加入30-40份植物蛋白液，再加入1份植物源微生 物，搅拌均匀，恒温35-45°C密封发酵8-24小时制得母菌液；
[0030] 在大规模生产间内，10000份的纯净水中加入3000-4000份植物蛋白液，再加入 100份的母菌液，搅拌均匀，恒温35-45°C密封发酵24-72小时；
[0031] 通过水解和酸化排出代谢产物短链脂肪酸，通过滤网过滤出短链脂肪酸后，将其 密封冷藏或者冷冻在容器中。
[0032] 本方案先在无菌室内将少量的厌氧微生物与纯净水按照1 :100(1份厌氧微生物 和100份纯净水）的比例进行激活，制得母菌液；取100份的母菌液，然后在大规模生产间 内将母菌液与纯净水按照1:100 (100份母菌液和10000份纯净水）的比例进行大规模的生 产，成本更低。
[0033] 其中，动物源微生物包括但不限于：
[0034] 微生物菌、蛋白质分解菌、丁酸梭菌、碳水化合物分解菌、酵母菌、脂肪分解菌、粪 链球菌、乳酸菌、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、纤维素分解菌、EM菌、产氢产乙酸菌和同型产乙 酸菌。
[0035] 植物源培养液中的植物源培养基（粉末状）包括以下质量份数的组分：
[0036] 植物源蛋白质84. 9- 97. 6% ;
[0037] 植物源多糖类物质0? 8-14. 5% ;
[0038] 植物提取物茶多酚0? 1-0. 4% ;
[0039] 氯化钠粉末0? 5-3 % ;
[0040] 几种常用的配比如下表：
[0041 ] 实施例1实施例2实施例3 植物源蛋白质 84.9 97.6 91. 6 植物源高能量多糖类物质 14.5 1 5 植物提取物茶多酚 0,1 0.B 0,4 氯化钠粉末 0,5 1.2 3:
[0042] 其中，每100克植物源培养液含有：
[0043] 蛋白质：1.8-18 克；
[0044] 碳水化合物：1. 10-11克；
[0045] 脂肪：0. 7-7 克；
[0046] 纤维素：1. 10-11 克；
[0047] 微量兀素：〇? 1 - 〇? 5克；
[0048] 其余为纯水。
[0049] 微量元素的具体组成如下，每100克植物源培养液所含的微量元素包括：
[0050] 维生素A : 15-150微克；
[0051] 维生素E :0? 8-10毫克；
[0052] 胡萝卜素：90-900微克；
[0053] 镁：10-45 毫克；
[0054] 钙：10-50 毫克；
[0055] 铁：0? 5-2. 5 毫克；
[0056] 锌：0? 24-1. 2 毫克；
[0057] 铜：0? 07-0. 35 毫克；
[0058] 锰：0? 09-0. 45 毫克；
[0059] 钾：48-240 毫克；
[0060] 磷：3〇-15〇 毫克。
[0061] 植物源高能量多糖类物质包括红糖、葡萄糖、果糖，多种单糖和多糖纤维素、半纤 维素、果胶质、木质素和淀粉中的任一种或几种的混合物，且混合比例任意。
[0062] 每100克植物源培养液的几种典型成份组成实施例如下表：
[0063] 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5 蛋白质（克） L8 10 5 12 18 碳水化合物（兑） 5.6 8.6 11 1.1 2.5 脂肪（兑） 7 0. 7 6.2 3.8 1.5 纤维索（兑） 1.1. 6.7 3.5 9.6L1 维牛素A(微克） 80 150 50 15 120 维牛.索K(毫兑) 0.8 8.5 3.5 6.8 10 胡萝卜素（微克:） 90 600 300 900 800 镁(毫克:） 45 30 20 10 35 钙（毫 #) 30 50 20 10 40 铁(毫兑） 1.8 2. 5 1.2 0.5 2： 锌（毫兑） 0.85 1.2 0.35 0.56 0.24 铜（毫克） 0.25 0.35 D, 15 0.07 0.2 锰（毫兑） 0. 1 0.45 0. 15 0.3 0.09 钾（毫兑） 180 200 120 48 240 磷（毫兑） 1〇〇 150 50 30 80 纯汀水（克） 74.2403 T3.556 74.0843 73.3929 76.4916
[0064] 本发明，首先利用植物源培养基把动物源微生物发酵驯化为植物源微生物，具体 方法如下：
[0065] A、植物源微生物的驯化条件：
[0066] 1)纯净水100份，导电率必须为0 ;
[0067] 2)植物源培养基60-80份，提前30分钟经粉碎制浆机粉碎并高温蒸煮消毒准备 好；
[0068] 3)动物源微生物6